內容概要：在芯片級原子鐘方面，美國Microsemi公司的SA.45s型芯片級原子鐘可用于低軌通信衛星，無人機等，天奧電子的芯片級原子鐘對標SA.45s進行研發，有望在低軌通信衛星中發揮重要作用。整體來看，國內原子鐘行業現階段主要以銣原子鐘和銫原子鐘領域為主，芯片原子鐘尚處于建設階段，行業規模相對較小。2024年，中國芯片原子鐘市場規模為6387.2萬元，同比增長14.68%。

上市企業：天奧電子（002935）、海格通信（002465）

相關企業：北京華信泰科技股份有限公司、浙江賽思電子科技有限公司、中國電子科技集團公司、西安同步電子科技有限公司、波時（北京）科技有限公司、中國科學院武漢物理與數學研究所、中科泰菲斯(武漢)技術有限公司

關鍵詞：芯片原子鐘發展歷程、芯片原子鐘產業鏈、芯片原子鐘發展現狀、芯片原子鐘競爭格局、芯片原子鐘發展趨勢

一、芯片原子鐘行業概述

原子鐘（英文：atomic clock），是一種利用原子量子特性產生高度穩定且準確頻率信號的儀器，是目前測量時間最精確的工具，可分為銣原子鐘、銫原子鐘、氫原子鐘、CPT原子鐘四類，屬于一個國家的戰略資源。其中，CPT原子鐘是利用原子的相干布局囚禁原理而實現的一種新型原子鐘，由于不再需要微波諧振腔，因此可以做到真正的微型化。CPT原子鐘被認為可以集成到一個芯片上，因此也被稱為芯片尺度原子鐘（chip scale atomic clock（CSAC）），國內也稱之為芯片級原子鐘，它是迄今為止能夠用電池供電長時間工作的唯一的一種原子鐘。

直到20世紀20年代，最精確的時鐘還是依賴于鐘擺的有規則擺動。取代它們的更為精確的時鐘是基于石英晶體有規則振動而制造的，這種時鐘的誤差每天不大于千分之一秒。根據愛因斯坦的理論，在引力場內，空間和時間都會彎曲。因此，在珠穆朗瑪峰頂部的一個時鐘，比海平面處完全相同的一個時鐘平均每天快三千萬分之一秒。所以精確測定時間的唯一辦法只能是通過原子本身的微小振動來控制計時鐘。20世紀30年代，美國哥倫比亞大學實驗室的伊西多·艾薩克·拉比和他的學生在研究原子及其原子核的基本性質時所獲得的成果，使基于上述原子計時器的時鐘研制取得了實質性進展。1949年，伊西多·艾薩克·拉比的學生拉姆齊提出，使原子兩次穿過振動電磁場，其結果可使時鐘更加精確。二戰后，美國國家標準局和英國國家物理實驗室都宣布，要以原子共振研究為基礎來確定原子時間的標準。到了1967年，關于原子鐘的研究如此富有成效，以至于人們依據銫原子的振動而對秒作出了重新定義。如今的原子鐘極其精確，其誤差為10萬年內不大于1秒。歷經數年的努力，三種原子鐘――銫原子鐘、氫微波激射器和銣原子鐘都已成功應用于太空、衛星以及地面控制。2010年2月，由美國國家標準局研制的鋁離子光鐘已達到37億年誤差不超過1秒的驚人水平，成為世界上最準的原子鐘。

相關報告：智研咨詢發布的《中國芯片原子鐘行業市場調查研究及發展前景展望報告》

二、芯片原子鐘產業鏈

芯片原子鐘產業鏈上游包括電子元器件、金屬制品以及相關的輔助材料。其中，電子元器件是制造芯片原子鐘的核心材料，包括晶體管、電阻、電容、電感、集成電路等；金屬制品包括銅箔、鋼片、鋁箔等；輔助材料和設備包括石墨烯、超導材料、光刻機、濺射鍍膜設備等，這些材料和設備也是芯片原子鐘制造中不可或缺的部分。中游為芯片原子鐘研發、設計、生產、運行環節。產業鏈下游涵蓋軍工、通信、科學研究、衛星導航、地理測繪、時間基準等領域。

三、中國芯片原子鐘行業發展現狀

現代時間由高穩頻率源產生和保持，頻率的精度即決定了時間的精度，時間和頻率常聯系在一起稱為“時間頻率”或“時頻”。隨著科學技術的進步，時間頻率已經發展成為信息技術的重要支撐技術之一，在國防科技領域、國民經濟建設和社會生活中具有舉足輕重的作用。而原子鐘是一種利用原子、分子能級差為基準信號來校準晶體振蕩器或激光器頻率，以使其輸出標準頻率信號的一種裝置。目前，我國原子鐘行業處于市場成長期，我國原子鐘產量及需求量逐年增加，市場持續擴張。2024年，中國原子鐘市場規模為10.36億元，同比增長13.6%。

國內開展CPT原子鐘研宄的時間較晚，但近年來己經取得的了很大的進步。目前正在研制CPT原子鐘的單位主要有中科院武漢物數所、北京大學、成都天奧公司、航天科工集團103所、航天科技集團510所和華中科技大學等單位。中科院武漢物數所CPT原子頻標研究組在2013年成功研制出了芯片原子鐘樣機，經過幾年的發展，目前芯片原子鐘技術己日趨成熟。獨立自主的時間頻率體系關乎國家安全和核心利益，因此世界各國都投入巨資研究時間頻率技術和產品，以求保持領先地位。美國、俄羅斯分別建立了以GPS、GLONASS授時為基礎的國家時頻體系，擁有并掌控著時頻核心技術，實現了時間頻率產業化。我國時頻行業發展時間較短，基礎相對薄弱，授時應用長期依賴GPS，中高端時間頻率產品大量依賴進口，存在極大的安全隱患。2000年后，我國逐步認識到獨立自主的時頻體系的重要性，決定建立以北斗授時為主的國家時頻體系。隨著我國信息化建設推進、軍民融合國家時頻體系建設以及國產化推進工程的實施，國家制定了大量政策專項支持時間頻率行業發展，我國芯片原子鐘技術持續攻破，產業迅速擴大。2024年，我國芯片原子鐘專利申請量為9件，近十年來專利申請總量達58件。

原子鐘是高精準的時頻產品，代表了整個時頻產品中最高精尖的部分，而芯片級原子鐘是目前唯一可以實現小型化、微型化的原子鐘，是未來最具批量化生產和最具應用前景的產品，應用領域廣泛。在芯片級原子鐘方面，美國Microsemi公司的SA.45s型芯片級原子鐘可用于低軌通信衛星，無人機等，天奧電子的芯片級原子鐘對標SA.45s進行研發，有望在低軌通信衛星中發揮重要作用。整體來看，國內原子鐘行業現階段主要以銣原子鐘和銫原子鐘領域為主，芯片原子鐘尚處于建設階段，行業規模相對較小。2024年，中國芯片原子鐘市場規模為6387.2萬元，同比增長14.68%。

四、中國芯片原子鐘企業競爭格局

隨著微電子向納電子技術的推進以及微電子機械系統（MEMS）超精細加工技術的發展，原子鐘的微型化是必然趨勢。制造工藝以及體積、功耗與芯片相似的相干布局囚禁（CPT）鐘被稱為芯片級原子鐘，是原子鐘小型化發展的未來發展方向。近年來，美國與歐洲各國的芯片原子鐘研發技術能力一直領先于其他國家和地區，尤其是美國，其開始研制的時間較早、基礎雄厚，綜合實力一直獨占鰲頭。國內的芯片原子鐘發展起步相對較晚，技術實力較為薄弱，行業仍處于起步階段。行業主要生產商包括華信泰、天奧電子、海格通信、賽思電子等企業，此外航天203所、航天501所國內原子鐘研發方面走在前列。中科院武漢物理與數學研究所所屬中科泰菲斯（武漢）技術有限公司也有一定的生產能力。

1、北京華信泰科技股份有限公司

北京華信泰科技股份有限公司是一家具有技術研發、產品生產和系統支持的全方位解決方案提供商和設備提供商。公司成立于2008年，具有國家高新技術企業、中關村高新技術企業等認定證書。華信泰公司成功研制了高精度、低功耗、實用化的芯片級原子鐘，該系列產品填補了國內技術空白，帶動了國內相關產業鏈的發展，具有國際先進、國內領先水平。華信泰公司掌握基于CDR的高精度衛星導航定位系統核心專利技術，具有自主知識產權，主導編寫國家技術標準，為未來大規模北斗高精度導航定位服務提供完整解決方案。截至目前，華信泰的主要產品涵蓋芯片級原子鐘等時頻產品、基于中國數字調頻廣播（CDR）的北斗高精度導航定位系統解決方案、北斗定位芯片、戶戶通北斗及衛星直播系統一體化下變頻器等，廣泛應用于高精度時頻、高精度導航定位、數字廣播電視等領域。

2、成都天奧電子股份有限公司

成都天奧電子股份有限公司成立于2004年1月，從事時間頻率產品、北斗衛星應用產品的研發、設計、生產和銷售，擁有國家企業技術中心，是擁有多項專利和核心技術的高新技術企業。天奧電子作為國內領先的時間頻率企業，擁有完整的時間頻率產品線，具備時頻系統集成能力，可為客戶提供完整的時頻解決方案。主要產品包括原子鐘、晶體器件、頻率組件及設備、時頻板卡及模塊、時間同步設備及系統等，主要應用于航空航天、衛星導航、軍民用通信及國防裝備等領域，為我國載人航天、探月工程、北斗衛星導航系統等國家重大工程建設提供了主要時頻裝備和系統，做出了重要貢獻。2024年前三季度，天奧電子實現營業收入5.77億元，同比下降10.2%。

五、中國芯片原子鐘行業發展趨勢研判

1、技術革新與成本優化并進

隨著生產線的建成和量產的實現，中國芯片原子鐘行業將迎來技術革新與成本優化的雙重推進。一方面，通過持續的技術研發和創新，芯片原子鐘的性能將不斷提升，以滿足更多高端應用場景的需求。另一方面，大規模生產將大幅度降低生產成本，使得芯片原子鐘在更多領域實現廣泛應用成為可能，從而推動產業鏈上下游的協同發展，形成良性循環，進一步加速行業的技術進步和產業升級。

2、應用領域不斷拓展

未來，芯片原子鐘的量產將推動其應用領域不斷拓展。除了傳統的全球衛星導航系統、通信網絡和數據中心等領域外，芯片原子鐘還將廣泛應用于智能制造、智慧城市、物聯網等新興領域。這些領域對時間同步和頻率同步的需求日益迫切，芯片原子鐘的高精度和低功耗特性將為其提供更加可靠的技術支持。同時，隨著技術的不斷進步和成本的進一步降低，芯片原子鐘有望進入更多消費級市場，如智能家居、可穿戴設備等，為人們的生活帶來更多便利。

3、國產化進程加快

原子鐘行業正步入一個前所未有的創新與變革時代，其中芯片原子鐘技術的突破，成為引領小型化、高精度時間基準設備的典范。未來，隨著國內外市場對芯片原子鐘需求的不斷增長，以及半導體技術和精密制造工藝的不斷進步，中國芯片原子鐘企業將逐步加大研發投入，加速技術創新，推動產品性能不斷提升，實現成本降低與性能提升的雙重飛躍，從而進一步推動芯片原子鐘行業的國產化進程。

以上數據及信息可參考智研咨詢（www.szxuejia.com）發布的《中國芯片原子鐘行業市場調查研究及發展前景展望報告》。智研咨詢是中國領先產業咨詢機構，提供深度產業研究報告、商業計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產業咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業動態。